砷化镓、磷化铟行业研究:光电国产化推动第二代半导体景气上行(上)

第二代半导体在光电等领域的应用日渐成熟,国内上中下游产业布局趋于完善,下游市场规模将快速增长。

1,第二代半导体在光电等领域的应用日渐成熟,国内上中下游产业布局趋于完善,下游市场规模将快速增长。第二代半导体砷化镓和磷化铟具有电子迁移率高、光电性能好等特点,广泛应用于5G通信、数据中心、新一代显示、无人驾驶、可穿戴设备、航天等领域。第二代半导体产业链包括上游衬底制造、外延加工,中游IC设计、制造、封测,以及下游应用等环节,各环节均有国产厂商涉及,国内产业布局趋于完善。根据ResearchInChina,2018-2025年全球砷化镓元器件市场总产值将由95.19亿美元增长至近160亿美元,CAGR近7.7%;根据kbvresearch,2017-2027年全球磷化铟元器件市场规模将由37亿美元增长至76亿美元,2021-2027年CAGR为9.7%。

2,砷化镓产业上游的衬底和外延环节技术壁垒高,衬底和外包外延市场较为集中。衬底是外延层半导体材料生长的基础,在芯片中起到承载和固定的关键作用;外延层是在衬底上生长一层单晶层,可提高器件设计的灵活性和器件的性能。因其位错密度、电阻率均匀性、平整度、表面颗粒度等核心性能指标将影响器件的良率和成本,衬底和外延环节存在较高技术壁垒。1)衬底方面,根据北京通美招股书援引Yole数据,2019年全球砷化镓衬底市场规模约为2亿美元,预计到2025年将达3.48亿美元,2019-2025年CAGR为9.67%,主要生产商包括Freiberger、Sumitomo和北京通美,2019年市占率分别为28%、21%和13%。2)外延方面,根据前瞻产业研究院数据,2018年全球GaAs外延片市场规模为11亿美元,其中射频、传感应用多采用外包外延模式,通信、LED市场多采用垂直整合生产模式,外延厂商和IDM厂商均多数采用MOCVD法。

3,砷化镓芯片制造领域IDM与代工模式并行,下游光电子、射频和LED应用驱动市场规模扩大。在砷化镓外延片的基础上进行加工、封装、测试后制成砷化镓芯片,可用于终端应用领域的器件制造。砷化镓终端应用可分为光电子、射频、LED和光伏四大领域,根据Yole,2025年全球GaAs晶圆市场光电子、射频、LED和光伏应用领域份额分别为18%、28%、53%和1%,制造环节IDM和代工两种商业模式并存。具体来看,砷化镓光电子市场规模的增长主要由VCSEL的需求拉动;砷化镓射频器件应用主要依靠基站PA和手机PA带动;Mini LED和MicroLED大幅拓宽LED显示技术的应用场景,为砷化镓带来新的需求增长空间。

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